本發(fā)明涉及一種鋰離子電池低溫電解液，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋰離子電池這一儲(chǔ)能裝置近些年來被人們廣泛的認(rèn)知，并且也得到了較好的應(yīng)用，特別是隨著新能源汽車的快速發(fā)展，鋰電池技術(shù)也有了快速的提高和進(jìn)步。然而，鋰離子電池仍有幾個(gè)難題至今仍未找到有效解決方案，比如能量密度的提高，安全性能的改進(jìn)，低溫性能的提升等。特別是鋰電池較差的低溫特性，嚴(yán)重制約了它的發(fā)展。對(duì)于我國(guó)北方而言，鋰離子電池的低溫性能的提升更顯得尤為重要。
影響鋰電池低溫性能的因素有很多，包括正、負(fù)極材料的種類、電解液的組分、制造工藝等等。其中電解液是影響鋰電池低溫性能的最重要因素，這是由于，低溫時(shí)電解液的粘度變大，離子和電子導(dǎo)電率變低，正負(fù)極之間的離子轉(zhuǎn)移收到限制，電池的活性降低。針對(duì)電解液低溫性能差的一般解決方案有：（1）在電解液中添加特殊添加劑，降低其熔點(diǎn)；（2）調(diào)節(jié)溶劑組分，改變電解液屬性；（3）使用新型溶質(zhì)（鋰鹽）。然而，上述措施對(duì)電池低溫性能的提高也較為有限。
眾所周知，碳酸丙烯酯（pc）是一種非常出色的低溫電解液用溶劑，它具有熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、操作溫度范圍寬和電化學(xué)窗口寬等優(yōu)點(diǎn)。從安全性、低溫性能和價(jià)格等方面考慮，它與正極材料的相容性好。然而，pc分子與石墨類負(fù)極材料的相容性差,易與鋰離子一起嵌入石墨層間，造成石墨材料的結(jié)構(gòu)層離。為了把pc用于鋰離子電池，人們常規(guī)的選擇是利用不同添加劑來抑制pc分子的嵌層反應(yīng)。這樣的方法雖然抑制了pc分子的嵌層效應(yīng)，但卻在電解液中引入了過多的其它物質(zhì)，容易產(chǎn)生過多的副反應(yīng)，對(duì)電池的安全性造成一定威脅。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)鋰離子電池低溫性能差的問題，提供了一種鋰離子電池低溫電解液，將利用兩種鹵素取代的pc材料作為電解液溶質(zhì)，解決pc的嵌層效應(yīng)；該低溫型電解液有溶質(zhì)和溶劑兩部分構(gòu)成，其中溶質(zhì)為二元體系，由lipf6和libf4構(gòu)成，溶劑為四元體系，由碳酸乙烯酯（ec）、碳酸二甲酯（dmc）、氟代碳酸丙烯酯（f-pc）和氯代碳酸丙烯酯（cl-pc）構(gòu)成，降低電解液熔點(diǎn)，提高電解液穩(wěn)定性，使電解液的低溫特性和安全性能更為出色。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種鋰離子電池低溫電解液，包含溶劑和溶質(zhì)兩部分；其特征在于：溶劑由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸丙烯酯和氯代碳酸丙烯酯構(gòu)成，四種材料的體積比為vec：vdmc：vf-pc：vcl-pc=（45~49）：（45~49）：（1~5）：（1~7）；溶質(zhì)由lipf6和libf4構(gòu)成，兩種材料的質(zhì)量比為mlipf6：mlibf4=（7.5~9）：1；電解液的整體濃度為0.8~1.5mol/l。具體的電解液配置可在手套箱內(nèi)進(jìn)行，對(duì)溶劑和溶質(zhì)分別稱重后，放置在容器內(nèi)，通過常規(guī)攪拌、震蕩、超聲等方式混合均勻即可。
本發(fā)明的積極效果是：（1）利用具有較大尺寸的氯代碳酸丙烯酯作為電解液溶劑之一，減小pc分子在電池負(fù)極石墨的嵌層反應(yīng)，降低電解液熔點(diǎn)，提高電解液低溫特性；（2）電解液中添加有氟代碳酸丙烯酯，提高溶劑與溶質(zhì)（lipf6）的相容性（f-，相似相容）。同時(shí)，氟代碳酸丙烯酯分子尺寸也較大，同樣可以抑制嵌層反應(yīng)；（3）由于libf4具有低溫性能好、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，在lipf6溶質(zhì)中添加少量該libf4材料可以提高電解液的低溫特性和安全特性；（4）使用本發(fā)明提供的低溫電解液制作的鋰電池低溫性能好、安全性佳，特別是三元正極體系的鋰電池。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)例1中鋰離子電池在-30oc溫度下的放電曲線。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
實(shí)施例1
將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸丙烯酯和氯代碳酸丙烯酯按體積比45：45：3：7混合，攪拌后形成電解液溶劑，再將lipf6和libf4按質(zhì)量比mlipf6：mlibf4=8：1的比例混合后溶于上述溶劑內(nèi)，在手套箱中強(qiáng)力攪拌后，可配置成濃度為1.2mol/l的低溫電解液。使用該電解液、三元ncm811正極制作成的鋰離子軟包電池低溫性能出色，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例2
將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸丙烯酯和氯代碳酸丙烯酯按體積比45：49：5：1混合，攪拌后形成電解液溶劑，再將lipf6和libf4按質(zhì)量比mlipf6：mlibf4=7.5：1的比例混合后溶于上述溶劑內(nèi)，在手套箱中強(qiáng)力攪拌后，可配置成濃度為0.8mol/l的低溫電解液。
實(shí)施例3
將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸丙烯酯和氯代碳酸丙烯酯按體積比49：45：1：5混合，攪拌后形成電解液溶劑，再將lipf6和libf4按質(zhì)量比mlipf6：mlibf4=8：1的比例混合后溶于上述溶劑內(nèi)，在手套箱中強(qiáng)力攪拌后，可配置成濃度為1.5mol/l的低溫電解液。
實(shí)施例4
將碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸丙烯酯和氯代碳酸丙烯酯按體積比47：47：4：6混合，攪拌后形成電解液溶劑，再將lipf6和libf4按質(zhì)量比mlipf6：mlibf4=8.5：1的比例混合后溶于上述溶劑內(nèi)，在手套箱中強(qiáng)力攪拌后，可配置成濃度為1.2mol/l的低溫電解液。使用該電解液、三元ncm811正極制作成的鋰離子軟包電池低溫性能出色，結(jié)果如表1所示。
表1不同溫度下實(shí)例1中鋰離子電池的低溫特性。